Ученые вуза разрабатывают новые материалы для адресной доставки лекарств

08:30, 13 апреля 2020

Исследования позволят лучше диагностировать и лечить злокачественные опухоли

Проект поддержан Российским научным фондом. Иллюстрация из личного архива Наталии Бельской.

Ученые Уральского федерального университета работают над проектом по адресной доставке лекарств для диагностики и лечения злокачественных опухолей. Чтобы сделать этот процесс более эффективным, планируется разработать новые люминесцентные молекулярные курьеры и органические флуоресцентные наноразмерные частицы. Проект поддержан Российским научным фондом, который выделил трехлетний грант в размере от 4 до 6 млн рублей в год.

«Флуоресценция — это поглощение кванта света веществом с последующим излучением другого кванта, который имеет свойства, отличные от исходного. Это завораживающее явление, с которым мы столкнулись в своих исследованиях, — говорит руководитель проекта, профессор УрФУ Наталия Бельская. — Мы активно изучаем физику этого явления, осваиваем методы его исследования и перспективы использования. А вещества, обладающие такими уникальными фотофизическими свойствами, представляют большой интерес благодаря широкому спектру применений, например, в качестве биомолекулярных меток или зондов для исследований в биологии, медицинской диагностике. Кроме того, это важный компонент современных методик лечения социально значимых заболеваний, к которым, в первую очередь, относятся злокачественные опухоли».

Фотоактивные вещества необходимы и для развития органической фотоники, создания люминесцентных (светодиоды и дисплеи, люминесцентный качественный и количественный анализ, люминесцентные зонды и метки) и фотовольтаических устройств (фотодетекторы, цветосенсибилизированные солнечные батареи) — все эти технические направления использования флуорофоров настоятельно диктуют необходимость поиска и исследования новых веществ, обладающих специфическими оптическими свойствами.

«Направленная доставка активного вещества — это может быть лекарственное средство, природные вещества, молекула-репортер — предполагает точечную доставку биомолекулы, диагностической молекулы или сенсора и высвобождение его из этой комплексной системы в строго определенное время, подходящее для исследования биологической системы или лечения патологий в медицине, — отмечает Наталия Бельская. — А световое излучение является одним из привлекательных внешних воздействий (стимулов), который инициирует процесс высвобождения биомолекулы или лекарства. Почему именно свет? Потому что он не инвазивен, его воздействие можно осуществить с высокой пространственной и временной точностью, его действие легко воспроизводится с помощью различных устройств, его интенсивность можно легко контролировать».

Наибольшую проблему в настоящее время при осуществлении такой адресной фотодоставки представляет выбор соединения-фототриггера (флуорофора) и процесс высвобождения лекарственной или диагностической молекулы из фотокурьера с помощью дистанционного фотооблучения. Особенностью предстоящих исследований является использование оригинальных эффективных флуорофоров, синтезированных на протяжении последних лет в лаборатории вуза. Фотофизические свойства этих органических флуорофоров, а для некоторых из них и поведение в биологических средах (цитотоксичность, проникновение в клетку и клеточные органеллы, возможность использования в проточной цитометрии), уже изучены.

«Мы думаем, что впереди у нас актуальное и очень интересное исследование, которое позволит получить новые сложные органические гибридные системы с уникальными фотофизическими свойствами, изучить возможность появления и особенности проявления оптических феноменов для различных органических структур, определить особенности поведения этих молекул в биологических средах, их физико-химические свойства. А самое главное — оно открывает путь к таким важнейшим в наше время направлениям развития медицины, какими являются персонифицированная медицина и создание умных лекарств», — уверена Наталия Бельская.